1、螺栓

螺栓連接是常用的一種機械連接方式，螺栓在栓接中主要是起到將兩物體連接、緊固、定位及密封等作用。

鋼結構連接用螺栓性能等級分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余個等級，其中8.8級及以上螺栓材質為低碳合金鋼或中碳鋼并經熱處理（淬火、回火），通稱為高強度螺栓，其余通稱為普通螺栓。

高強度螺栓的材質通常為調質處理的中碳鋼、中碳合金鋼及硼鋼等，由于螺栓生產中大都需要墩頭，也為了適應大批量制造的需要，螺栓頭部成型通常采用冷墩工藝。

2、連接方式

按照螺栓受力情況可將連接方式分為：

①傳遞垂直于螺栓軸方向剪力的摩擦連接和承壓連接。

②傳遞沿螺栓軸方向拉力的受拉連接。

按照受力后兩連接物體的位移情況可將連接方式分為：剛性連接、半柔性連接和柔性連接。

3、螺栓裂紋的特點

由于螺栓的種類較多，使用方法不同，裂紋產生的部位也不盡相同，但也有一定的普遍規律。

通常剛性連接或半柔性連接的高強度螺栓，斷裂部位發生在螺栓緊固安裝的根部或旋進螺紋的2、3齒部位。

軌道交通裝備中，超聲波檢測主要用于剛性連接和半柔性連接的高強度螺栓。

采用超聲波檢測時，需要充分了解螺栓的受力情況和斷裂特點，有針對性、有重點的實施檢測。

M48以上的螺栓通常以小角度縱波斜探頭和橫波斜探頭為主，直探頭為輔；

M48以下的螺栓通常采用縱波直探頭。

1、儀器

采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀

2、探頭

（1）直探頭   

探頭頻率5MHz，直探頭直徑一般≤φ10mm，直探頭盲區應≤5mm。

由于螺栓端部處在機加工造成的翻邊，所以對在端部檢測的直探頭、小角度縱波斜探頭的耦合會造成影響。

為提高耦合效果，可以采用有磁性外套或有磁性吸附裝置的專用螺栓探頭。

（2）橫波斜探頭選擇   

K值一般取1.5-1.7，頻率為5MHz，晶片尺寸為8mm×12mm或9mm×13mm。

3、試塊

采用CSK-1A型及螺栓專用對比試塊。螺栓專用對比試塊應采用和探傷工件材料相同、尺寸相近的材料制成。

該材料用直探頭檢測時，不得有大于φ2mm平底孔當量直徑的缺陷。

專用試塊一般采用實物人工缺陷試塊，在重點檢測部位使用線切割加工人工鋸口，鋸口采用弦形，鋸口深度一般為1mm、2mm，如圖1所示。

（圖1 螺栓超聲波檢測示意圖）

在圖1中位置1為旋進螺紋的2、3齒部位，位置2為螺栓緊固安裝的根部。

不同深度的人工缺陷可在不同的試塊上加工，也可在同一試塊的不同方位加工。

不論如何加工均需確保校準靈敏度時能夠將不同深度的缺陷明確區分。

CSK-1A型試塊主要用于校正儀器、探頭和系統性能，調節儀器掃描比例。

4、探前準備

探傷前應了解被探螺栓的名稱、規格、材料、熱處理工藝及螺栓結構形式等。

原則上可拆下螺栓進行磁粉探傷，對不可拆卸的螺栓，應對探測面進行打磨，減少由于斷面的中心孔、端部螺紋加工翻邊對探頭耦合的影響，端面需平整且與軸線垂直。

5、耦合劑

耦合劑應具有良好的透聲性能和浸濕能力，且不損傷工件表面，可選擇甘油、機油或化學漿糊等作為耦合劑。

6、檢測部位

（1）直探頭、縱波小角度探頭：檢測區域為螺栓外露部分的端面。

探傷面應清除油污、銹蝕及其它外來雜質，檢測表面應平整光滑，便于探頭的自由掃查，其表面粗糙度不應超過Ra=6.3μm。

對于因刻打鋼印、機械加工造成的端面不平滑應進行適當的打磨。

由于檢測位置的限制，通常可將檢測部位分為對側檢測（見圖1中探頭的位置a）和本側檢測（見圖1中探頭的位置b）。

選擇檢測位置需要滿足裂紋位置位于近場區以外。

（2）橫波斜探頭：檢測區域為螺栓的外圓面，如圖2中位置c。

（圖2 橫波斜探頭超聲波檢測示意圖）

7、掃描線的調整

使用CSK-1A型試塊調整儀器的掃描線，對于螺栓檢測來說，由于螺栓較長，且檢測的重點部位較明確，所以為了將缺陷波與螺紋反射波進行區分，通常需要對重點檢測部位在水平線上進行局部放大。

此時，當確定缺陷深度時應注意修正。

例題：

在圖1中探頭位置a對螺栓進行檢測，如：檢測范圍為350mm-510mm，此方法重點檢測區域的水平線，簡述將儀器水平線的范圍調整至深度300-600mm的方法。

如果檢測時在6.6大格處發現一缺陷，缺陷深度為多少？

解：

調整方法：

（1）將直探頭置于CSK-1A型試塊的100mm平面上，找出試塊100mm的6次底波，使用衰減器將6次底波調整到屏幕滿幅高度的50%。

（2）使用水平旋鈕將第3次底波前沿調整到水平刻度“0”位置上。

（3）使用深度旋鈕將第6次底波調整前沿的水平刻度的“10”位。

（4）重復第（2）、（3）步驟直至兩次底波均滿足要求。儀器的掃描線就調整好了，此時，儀器水平刻度表示深度比例為30mm/大格。

缺陷深度：

h=（300+n×30）mm=（300+6.6×30）=498mm

8、靈敏度調整

根據探測的需要，選擇不同深度的人工缺陷專用試塊調整儀器的探傷靈敏度。

將探頭置于螺栓端面，使探頭和工件表面接觸良好，調節衰減器找出人工缺陷反射波的最高點，使用衰減器將人工缺陷調整到滿幅波高的50%。

9、波形分析

以規定的探傷靈敏度進行檢查，在儀器水平線上發現波高超過規定的檢測靈敏度的反射波時進行評定（底波除外）。

檢測中，要注意識別螺栓螺紋根部的反射波與裂紋波。

當超聲波遇到裂紋時，其后面的螺紋根部反射波會降低或消失。

用直探頭檢測圖1中的探頭位置b時，出現了裂紋波的圖形，橫波斜探頭的檢測如圖2所示。

本文作者：王寧（工程師，中車蘭州機車有限公司）